文档介绍：结构的几何构造分析概念 1-1 1 、几何组成分析的目的主要是分析、判断一个体系是否几何可变,或者如何保证它成为几何不变体系,只有几何不变体系才可以作为结构。几何可变体系:不考虑材料应变条件下,体系的位置和形状可以改变的体系。几何不变体系:不考虑材料应变条件下,体系的位置和形状保持不变的体系。 2、自由度:描述几何体系运动时,所需独立坐标的数目。平面内一个动点 A ,其位置要由两个坐标 x和y 来确定,所以一个点的自由度等于 2。平面内一个刚片,其位置要由两个坐标 x、y和AB 线的倾角α来确定,所以一个刚片在平面内的自由度等于 3。 3 、刚片:平面体系作几何组成分析时,不考虑材料应变,所以认为构件没有变形。可以把一根杆、巳知是几何不变的某个部分、地基等看作一个平面刚体, 简称刚片。 4 、约束:如果体系有了自由度,必须消除,消除的办法是增加约束。约束有三种: 5 、多余约束: 减少体系独立运动参数的装置称为约束,被约束的物体称为对象。使体系减少一个独立运动参数的装置称为一个约束。例如一根链杆相当于一个约束;一个连接两个刚片的单铰相当于二个约束;一个连接 n个刚片的复铰相当于 n—1 个单铰; 一个连接二个刚片的单刚性节点相当于三个约束; 一个连接 n 个刚片的复刚性节点相当于 n—1个单刚性节点。如果在体系中增加一个约束, 体系减少一个独立的运动参数,则此约束称为必要约束。如果在体系中增加一个约束,体系的独立运动参数并不减少,则此约束称为多余约束。平面内一个无铰的刚性闭合杆(或称单闭合杆)具有三个多余约束。 6、瞬变体系及常变体系: 常变体系概念:体系可发生大量的变形,位移。区别于瞬变体系:瞬变体系概念:体系可发生微小的变形,位移。 7 、瞬铰: 两刚片间以两链杆相连,其两链杆约束相当( 等效) 于两链杆交点处一简单铰的约束,这个铰称为瞬铰或虚铰。 2-2平面杆件体系的计算自由度 1、体系是由部件(刚片或结点)加上约束组成的。 2 、刚片内部:是否有多余约束。内部有多余约束时应把它变成内部无多余约束的刚片,而它的附加约束则在计算体系的约束总数时应当考虑进去。 3、复铰:连接两个以上刚片的铰结点。连接 n个刚片的铰相当于( n-1 )个单铰。 4、单链杆:连接两个铰结点的链杆。 5、连接两个以上铰结点的链杆。连接 n个铰结点的复链杆相当于(2n-3) 个单链杆。 6、平面体系的计算自由度 W:W=3m-(2n+r) m:钢片数 n:单绞数 r:支座链杆数上面的公式是通用的。W=2J-(b+r) J:结点个数 b:链杆数 r:支座链杆数上面的公式用于完全由铰接的连杆组成的结构体系。 7 、 自由度与几何体系构造特点: 静定结构的受力分析一、二、梁的内力主要采取截面法,截面法可以用六个字描述: 2、截面内力计算的基本方法: 截面法:截开、代替、平衡。内力的直接算式:直接由截面一边的外力求出内力。 1 、轴力= 截面一边的所有外力沿轴切向投影代数和。 2 、剪力= 截面一边的所有外力沿轴法向投影代数和,如外力绕截面形心顺时针转动,投影取正否则取负。 3、弯矩= 截面一边的所有外力对截面形心的外力矩之和。弯矩及外力矩产生相同的受拉边。静定结构影响线当结构上作用有与杆件主轴正交的、沿结构跨度移动的单位集中荷载( P=1 )时, 用以表示确定的截面或位置上某一特定的受力效果(内力、位移或支座反力)的变化规律的函数图形(曲线),称为该结构在荷载作用下某一截面特定受力效果的影响线,简称影响线。概念桥梁上行驶的火车、汽车,活动的人群,吊车梁上行驶的吊车等等,这类作用位置经常变动的荷载称为移动荷载。常见的移动荷载有:间距保持不变的几个集中力(称为行列荷载)和均布荷载。为了简化问题,我们往往先从单个移动荷载的分析入手,再根据叠加原理来分析多个荷载以及均布荷载作用的情形。对于工程计算中的各种物理量和几何量,我们统称为量值,记作 Z。由于移动荷载的作用位置是变化的,使得结构的支座反力、截面内力、应力、变形等等也是变化的。因此,在移动荷载作用下,我们不仅要了解结构不同部位处量值的变化规律,还要了解结构同一点处的量值随荷载位置变化而变化的规律, 以便找出可能发生的最大内力是多少,发生的位置在哪里,此时荷载位置又怎样, 从而保证结构的安全设计和施工。在竖向单位移动荷载作用下,结构内力、反力或变形的量值随竖向单位荷载位置移动而变化的规律图像称为影响线。计算利用某量值 S(某支座反力、某截面弯矩、剪力等)的影响线,求位置一定的一组荷载产生的该量值 S 之值(叫 S 的影响量)。(图 1 )作用在影响线同一直线线段上的各力的影响等于其合力的影响,即(图 2)。其成立的条件是各力位于 S影响线的同一直线线段上。据此,不能将 S影响线顶点 B两侧之力以一个合力代替去